[發明專利]焦化粗硫銨耦合蒸發溶析結晶生產工業優等品硫銨的方法

無效

• 申請號: 201310495570.8
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103496716A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 張春桃;劉幫禹;王鑫;王海蓉
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C01C1/24
• 分類號: C01C1/24;C01C1/248
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于工業結晶技術領域，具體涉及焦化粗硫銨耦合蒸發溶析結晶生產工業優等品硫銨的方法。

背景技術

焦化硫銨是焦爐煤氣凈化產生的大宗工業副產品。一座年產200萬t焦炭的JN60-60型2×65孔7米63焦爐，硫銨產量可達3萬t/a。而我國焦炭產量自1993年以來一直穩居世界首位，2011年突破4億t，因此國產焦化硫銨的產量巨大。硫酸銨是重要的氮肥，工業上還可作印染劑、食品催化劑、緩沖劑，皮革脫灰劑等。

目前，國內大部分焦化廠多采用飽和器法生產硫銨。?焦化硫銨由于雜質的影響往往帶有灰色、綠色、藍色、暗黑色或紅色，結晶多為針狀、片狀或粉末狀，成型的顆粒很小，平均粒徑不超過0.5mm；而且水分、酸度超標。硫銨晶體易吸濕結塊，在空氣濕度大，晶體顆粒小和含水量高時尤為嚴重。吸潮后的硫銨對鋼鐵、水泥和麻袋等都有腐蝕性，易造成儲存、運輸和使用困難。

焦化硫銨的質量必須滿足工業和農業上的質量標準(見表1)，否則必須對其進行分離精制。目前的焦化硫銨因含有焦油、焦油渣等雜質、色澤差，只能用作農用化肥，產品售價低且銷售困難。

表1?硫酸銨質量標準

目前，硫銨重結晶過程多采用蒸發結晶或先蒸發結晶再冷卻結晶的工藝。但是，無論蒸發結晶還是冷卻結晶，在盤管或夾套等換熱表面都容易形成晶垢，顯著降低傳熱效率，使得蒸發速率或降溫速率不易控制，結晶時間延長，從而導致結晶產品粒度分布不均一，生產效率低。而且，對于蒸發結晶過程，結晶器內固液懸浮密度越來越高，晶液混合不均勻，晶體易沉底，而且晶體之間以及晶體與攪拌槳之間的摩擦碰撞致使結晶過程晶體破碎現象嚴重，這也會加劇結晶產品粒度分布不均一。此外，硫銨在水中溶解度較大(0℃，70g/100g水)，無論蒸發結晶還是冷卻結晶，結晶終了時母液中還有大量硫銨未結晶析出，導致單位體積結晶器生產能力偏低。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種生產成本低和產品質量高的焦化粗硫銨耦合蒸發溶析結晶精制方法，用該方法得到的硫銨晶體產品不僅粒度分布集中、平均粒度可控、表面光潔、純度高和流動性好，可達到工業優等品規格，而且收率高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案的具體步驟是：

步驟一、在常壓、40~100℃和300～500r/min的轉速條件下，先配制濃度為40~50wt%的焦化粗硫銨水溶液；再用NaOH調節焦化粗硫銨水溶液pH=7~9；然后向焦化粗硫銨水溶液中加入占焦化粗硫銨1~5wt%的活性炭，保溫攪拌0.5~1h后保溫過濾，制得焦化粗硫銨結晶母液；

步驟二、在常壓、40~100℃和300～500r/min的轉速條件下，先向步驟一制備的焦化粗硫銨結晶母液中加入酸性調節劑，使其母液pH=5~7；再向母液中加入晶習改性劑和晶種，保溫攪拌養晶15~30min，制得懸濁晶漿；

步驟三、在常壓或真空度為0.02~0.08MPa、40~100℃和300～500r/min的轉速條件下，邊向步驟二制備的懸濁晶漿流加溶析劑，邊進行蒸發結晶；過濾，濾餅干燥即得硫銨晶體。

所述酸性調節劑是草酸、磷酸、檸檬酸、鹽酸和硫酸中的一種或幾種的組合。

所述晶習改性劑是硫酰胺、尿素、鎂鹽、鋅鹽、錳鹽和銅鹽中的一種或幾種的組合，晶習改性劑的加入量為產品硫銨晶體的0.05~1.0wt%；

鎂鹽可為氯化鎂、硝酸鎂和硫酸鎂中的一種；

鋅鹽可為氯化鋅、硝酸鋅和硫酸鋅中的一種；

錳鹽可為氯化錳、硝酸錳和硫酸錳中的一種；

銅鹽可為氯化銅、硝酸銅和硫酸銅中的一種。

所述晶種是指硫銨晶體，晶種加入量為硫銨結晶產品總量的0.1～5wt%。

所述加入晶種粒度為170~200目時，產品中30~50目的硫銨晶體占90wt%以上；

所述加入晶種粒度為120~140目時，產品中20~40目的硫銨晶體占90wt%以上；

所述加入晶種粒度為100~120目時，產品中18~30目的硫銨晶體占90wt%以上。

所述溶析劑為低級醇或丙酮；其中：低級醇是甲醇、乙醇、異丙醇中的一種。

所述溶析劑的加入量為上述步驟一制備的焦化粗硫銨結晶母液中水含量的4～8倍，溶析劑的流加時間為4~6h。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：